作為電動(dòng)汽車行業(yè)的從業(yè)者，研發(fā)過(guò)程中肯定離不開(kāi)和用戶交流，我的目的就是收集他們最真實(shí)的反饋。在這期間我總會(huì)聽(tīng)到一些用戶在向我抱怨：

趙總，假如我買電動(dòng)車，肯定擔(dān)心續(xù)航里程不夠用。

趙總，我不買電動(dòng)車，主要原因是充電速度太慢了，沒(méi)有加油方便。

在和用戶溝通的過(guò)程中，以上兩點(diǎn)問(wèn)題出現(xiàn)頻率非常高。

當(dāng)然，你可以列舉出一些案例作為反駁，例如部分車主家里有2-3輛車，不在乎純電動(dòng)車的續(xù)航里程。抑或是一些車主的使用場(chǎng)景較為簡(jiǎn)單，白天通勤，晚上慢充一整夜，不在乎充電速度。

但不可否認(rèn)的是，對(duì)于最廣大用戶而言，續(xù)航里程、充電速度這兩點(diǎn)很大程度上決定了純電動(dòng)車型的使用體驗(yàn)，而這也對(duì)動(dòng)力電池的性能提出了更高要求。

今天我就想和大家分享一下，從動(dòng)力電池的研發(fā)角度上出發(fā)，如何提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和充電速度。

1、續(xù)航里程不夠，能量密度來(lái)湊

續(xù)航里程有多重要，你去觀察各家車企的宣傳策略就能看的出來(lái)，XXX續(xù)航里程有水分、XXX只挑理想工況測(cè)試……

總之各種嘴仗打不停。而這也從側(cè)面能看出，續(xù)航里程在電動(dòng)車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略中占據(jù)著極其重要的地位。

站在我的角度上看，對(duì)于常用的三元鋰電池，“提升電池容量”僅僅是從物理角度解決問(wèn)題，一味地?cái)U(kuò)大電池容量對(duì)于續(xù)航里程提升有限。想要觸及問(wèn)題本質(zhì)，咱們得從化學(xué)角度想辦法：提升“能量密度”。

?至于最有效的解決方案，則是對(duì)電池正極材料下手：提升三元材料中鎳元素的比例，打造“高鎳電池”。具體到數(shù)字來(lái)看，鎳鈷錳三者之間的比例將從兩年前常用的5：3：2向6：2：2轉(zhuǎn)變，最終2020年左右轉(zhuǎn)化成8：1：1的比例，也就是“811”電池。至于結(jié)果，則是將動(dòng)力電池的能量密度從200Wh/kg左右上升到300Wh/kg。同樣標(biāo)準(zhǔn)下，續(xù)航里程實(shí)現(xiàn)翻倍。

目前來(lái)說(shuō)大規(guī)模量產(chǎn)“811電池”這一點(diǎn)，被Elon Musk搶先實(shí)現(xiàn)了。

特斯拉就曾在今年第一季度的財(cái)報(bào)中透露，新投產(chǎn)的Model 3在動(dòng)力電池中加大了鎳元素的比例，其中很大一部分原因也是為了提高續(xù)航里程。

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理想狀況下，“811”電池一旦開(kāi)始普及，主流電動(dòng)車型應(yīng)該可以做到470km左右的最大續(xù)航里程，而這也將接近燃油車型的平均續(xù)航水平。不過(guò)，受政策、鎳鈷錳元素價(jià)格波動(dòng)等多方面影響，“811”電池的具體普及還需要一些時(shí)間，但是圓柱形電池由于天生的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，比方形電池更適合應(yīng)用“811”方案。零跑S01的長(zhǎng)續(xù)航版本就會(huì)用到“811”配方的圓柱形電池。

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這一部分是我在研發(fā)零跑S01過(guò)程中，對(duì)于“如何提高續(xù)航里程”所做的思考和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

2、充電速度要快，負(fù)極材料迭代

續(xù)航里程決定了你能跑多遠(yuǎn)，充電速度則決定你要在充電站待多久。想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快充，除了要發(fā)展充電樁技術(shù)外，動(dòng)力電池還有待升級(jí)的空間，也就是提高充電倍率“C”。下面咱們?cè)賮?lái)分析，如何從動(dòng)力電池角度出發(fā)，提高充電速度。

咱們還是拿三元鋰電池為例，電池的充放電過(guò)程可以總結(jié)為氧化還原反應(yīng)。充電過(guò)程中，鋰離子從正極材料脫嵌，隨后經(jīng)過(guò)電解液進(jìn)入負(fù)極材料，而這一過(guò)程中的擴(kuò)散速度也就成為了決定充電速度的關(guān)鍵。

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（18650電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖片來(lái)源：電子發(fā)燒友）

據(jù)我了解，現(xiàn)階段，行業(yè)的普遍思路則是從“負(fù)極材料”方面入手。具體展開(kāi)來(lái)說(shuō)，可以改變負(fù)極材料的空間結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有材料替換為碳-硅復(fù)合材料。

一旦負(fù)極材料空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，鋰離子的擴(kuò)散“阻礙”自然降低，內(nèi)部流動(dòng)性加強(qiáng)，最終充電速度得以加快。

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光講原理或許有些枯燥，放大到產(chǎn)品層面，特斯拉Model S 75D目前可以做到接近40分鐘充滿80%電量。最新款的Model3則可以達(dá)到2.2倍的充電速度，也就是20分鐘充80%的容量，對(duì)應(yīng)續(xù)航里程在400公里。而保時(shí)捷 Mission E Cross Turismo充電速度更加夸張，87.5kWh的電池容量可以搭配350kw的快速充電，充電倍率達(dá)到4倍，也就是10分子左右可以充80%的容量，提供接近400km的續(xù)航里程。根據(jù)業(yè)內(nèi)的統(tǒng)計(jì)，4-5倍率的充電能力將在未來(lái)幾年內(nèi)逐步普及。

當(dāng)然，以上案例所帶來(lái)的充電速度提升，表面上看是超高功率充電站所帶來(lái)的功勞，實(shí)則背后離不開(kāi)動(dòng)力電池承載力的提升。這就好比一個(gè)人首先要有消化能力非常好的胃，其次才能吃掉大量食物。前者是基礎(chǔ)，后者是結(jié)合努力后的結(jié)果。

說(shuō)了這么多，有一點(diǎn)特別想分享給大家：無(wú)論是能量密度的提升還是充電速度的加快，這一切都要建立在安全的基礎(chǔ)上。目前新聞上出現(xiàn)的一些“電動(dòng)車著火“事件，就是在提醒從業(yè)者，提升動(dòng)力電池性能的同時(shí)也要謹(jǐn)慎。任何時(shí)候，安全問(wèn)題都要擺在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的最高優(yōu)先級(jí)。

可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著新能源汽車國(guó)家補(bǔ)貼的退坡，市場(chǎng)對(duì)于動(dòng)力電池性能的要求將會(huì)越來(lái)越高。用戶需要的是接近甚至超過(guò)傳統(tǒng)燃油車的使用體驗(yàn)，而這也將對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游研發(fā)人員提出更大挑戰(zhàn)。

“Conamix 很高興與 Volta 合作，加速推出用于鋰離子電池的下一代電極材料。”Conamix 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官查爾斯·漢密爾頓（Charles Hamilton) 說(shuō)：“我們專注于新型低成本和高能量材料，這些材料可以投入到全球鋰離子電池市場(chǎng)的現(xiàn)有制造系統(tǒng)中。Volta 的合作為 Conamix 帶來(lái)了技術(shù)和業(yè)務(wù)專長(zhǎng)的獨(dú)特組合。他們既有國(guó)家實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的聯(lián)系，又有經(jīng)驗(yàn)和判斷，以幫助我們?cè)谕瞥鋈虍a(chǎn)品的道路上更好地應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。”

雖然傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)投資基金往往缺乏將實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新推向市場(chǎng)所需的技術(shù)專長(zhǎng)和耐心，但沃爾在投資創(chuàng)業(yè)努力和駕馭國(guó)家實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的研發(fā)能力方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著 Conamix 技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，該創(chuàng)業(yè)公司可以從 Volta 與阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的合作中受益。

“從催化過(guò)該領(lǐng)域 20 多家創(chuàng)業(yè)公司的組織角度來(lái)看，NEXUS-NY 對(duì) Conamix 早期的成就感到非常興奮。我們有信心，在沃爾的支持下，Conamix 將對(duì)電池行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。Volta 的發(fā)展模式使得國(guó)家實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施與團(tuán)隊(duì)的技術(shù)和投資專長(zhǎng)相結(jié)合，大大提高了 Conamix 的成功概率。”清潔能源種子加速器 NEXUS-NY 的創(chuàng)始執(zhí)行董事 Doug Buerkle 說(shuō)。NEXUS-NY 自成立以來(lái)一直與 Conamix 合作。

總結(jié)：

1、提升電池能量密度可以有效提升續(xù)航里程，具體研發(fā)方向是提高三元材料中鎳元素的比例，打造“811”電池。

2、將電池負(fù)極替換為碳-硅復(fù)合材料，加強(qiáng)內(nèi)部流動(dòng)性，充電速度得以提高。

最后，我希望以上分享能為大家理清研發(fā)思路，共同為用戶創(chuàng)造更好的電動(dòng)車使用體驗(yàn)。當(dāng)然，也歡迎各位專業(yè)人士在文末留言，提出更好的意見(jiàn)和建議。